DE1908980C3

DE1908980C3 - Alky 1-diäthylentriammonium verbindungen, ihre Herstellung und Verwendung

Info

Publication number: DE1908980C3
Application number: DE19691908980
Authority: DE
Inventors: Eberhard Dr. Hofmann; Ulrich Dr. Holtschmidt
Original assignee: TH Goldschmidt AG
Current assignee: Evonik Operations GmbH
Priority date: 1969-02-22
Filing date: 1969-02-22
Publication date: 1974-06-06
Also published as: DE1908980A1; DE1908980B2; AT300751B; CH529719A

Description

worin R¹ ein Alkylrest mit gerader KohienstofT-zahl von 8 bis 18, R² ein Wasserstoff- oder Methylrest ist oder die Bedeutung von R¹ hat, X ein Cl-Br-, I-, CH₃SO₄-, NO₃- "oder H₂PO₄-IOn oder ein physiologisch unbedenkliches Änion ist.

2. Mikrobicid, gekennzeichnet durch einen Gehalt an einer Verbindung gemäß Anspruch i.

CH₃

R¹-N-CH,-CH,-N~-CH,-CH,-N"-R¹

CH,

CH₃

CH,

•3X

(I)

Die vorliegende Erfindung betrifft neue Alkyldiäthylen'.riammoniumverbindungen der vorstehenden Formel I. worin R¹ ein Alkylrest mit iierader Kohlenstoffzahl von 8 bis 18, R² ein Wasserstoffoder Methylrest ist oder die Bedeutune von R¹ hat. X ein CI-. Br-, 1-. CH₃SO₄-. NO₃- oder H_:PO₄-Ion oder ein physiologisch unbedenkliches Anion ist. Die Erfindung betrifft ferner Mikrobicide. Hie die vorstehenden Verbindungen enthalten.

Chemisch ähnlich aufgebaute Verbindungen sind bekannt. So wird z. B. in der französischen Patentschrift 790 279 die Herstellung der Verbindung II und ihre Verwendung z. B. als Netz- und Schaummittel beschrieben.

CH₃ CH₃

C₁₂H,,--N—CH₁-CH₂-N-CpH,,

i i

CH₃ CH₁

2Br

(II)

Weiterhin ist die Herstellung von Verbindungen der Formel III Gegenstand der österreichischen Patentschrift 182 389.

CH,

,-N-R,

H₃C-N

CH₂-CH,

N-R₄

2A

(III)

R, bis R_f,
A

Alkylrest mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen. Cl-. Br-XH₃SO₄-XHjCOO-USW₁-IOn.

Diese Verbindungen sollen therapeutische Effekte nicht näher beschriebener Art zeigen. Als Bakterieide kommen sie ihrer fehlenden Oberflächenaktivitiit in wäßriger Lösung wegen nicht in Betracht.

Schließlich sind durch Arbeiten von H. I. Hoeck et al. Applied Microbiology, 1966, Vol. 14. Nr. 3, S. 314, Verbindungen der Formel IV bekannt.

CH₃ CH₂-CH₂-CH₂-N-CH₃

R-N

CH₃ ^N

CH₃ CH₃

CH,- CH₂- N-CH₃

CH₃

• 3Cl

HV)

R = Geradzahliger Alkylrest mit 8 bis 18 Kohlenstoffatomen.

Aus dem bakteriologischen Versuchsbericht in der

_2S zitierten Originalarbeit geht hervor, daß Verbindungen dieser Art gegenüber gramnegativen Bakterien nur sehr mäßige Wirksamkeit zeigen.

Demgegenüber wurde nun überraschenderwei>c gefunden, daß die erfindungsgemäßen Verbindungen der Formel I nicht nur wirksame Bakterieide sind. sondern dabei auch eine sehr gute Haut- und Schleimhautverträglichkeit aufweisen. Auf Grund dieses Sachverhalts eignen sie sich z. B. besonders für die Desinfektion der Haut und Schleimhaut bei Mensch und Tier.

Zur Herstellung der crfindungsgemiißen Verbindung verwendet man zweckmäßig Diäthylentriamin als Ausgangsverbindung. Dieses wird entweder zunächst in bekannter Weise durch Umsct?:ung mit einem Gemisch von Formaldehyd und Ameisensäure pcrmethyliert und dann durch Reaktion mit S 2 Mol eines Alkylhalogenids oder Alkylsulfats mit einer geraden Zahl von Kohlenstoffatomen im Bereich von 8 bis 18 bzw. Mischungen solcher Aikylhalogcnide

4<, bzw. Alkylsulfatc (im folgenden als »Fettalkylhalogcnid« und »Fettalkylsulfat« bezeichnet) in die erlindungsgemäßen Verbindungen umgewandelt oder man setzt zuerst Diäthylentriamin mit den Fcttalkylhalogcniden oder Fettalkylsulfaten um und führt dann die Umsetzung mit Methylhalogenid oder -sulfat durch, wobei ebenfalls die Verbindungen 1 entstehen. Da der letztere Weg aber meist die Anwendung von höheren Drücken erfordert, ist dem erstcrcn der Vorzug zu geben.

Bei der Umsetzung von Pentamethyldiäthylentriamin mit Fettalkylhalogenid oder -sulfat liegt das Molverhaltnis vorteilhaft zwischen 1:2 und 1:4. es kann aber auch bei 1:10 liegen.

Als Fcttalkylhalogenide können z. B. Octyl-. Decyl-.

όο Lauryl-, Myristyl- und Stearylchlorid bzw. -bromid und deren Gemische eingesetzt werden. Als Fettalkylsulfate eignen sich Dioctyl-, Didecyl-, Dilauryl- oder Distearylsulfat.

Der Ausdruck »Fettalkyl« soll jedoch nicht die Verwendbarkeit anderer Alkylhalogenide oder -sulfate ausschließen, die z. B. aus Produkten der Oxosynthese hergestellt worden sind.

Die Reaktionstemperaturen liegen zwischen 80 bis

200⁰C, vorteilhaft zwischen 120 bis 180⁰C. Die Reaktionspartner können als solche oder in Gegenwart von Lösungsmitteln wie Äthylglykol, Chlorbenzol und Xylol miteinander umgesetzt werden. Der Einsatz eines basischen Katalysators ist /war nicht unbedingt erforderlich, aber von Vorteil. Als basische Katalysatoren eignen sich NaOH, KOH. Na₂CO₃, Na-Acetat und Ca(OH)₁. Das Anion X ist von untergeordneter Bedeutung. Von ihm ist nur zu fordern, daß es physiologisch unbedenklich ist; gewöhnlich ist es ein Cl-, Br-, I-, CH₃SO₄-, NO₃- oder H₂PO₄-Ion. In den nachstehend aufgeführten Beispielen wird die Herstellung der erfindungsgemäßen Verbindungen näher erläutert:

Beispiel

Herstellung von

CH₃

CH₃ H

C₈H₁₇-N-CH₂-CH₂-N-CH₂-CH₂-N-C₈H₁₇

I i I

CH₃ CH₃ CH₃

.1 i

-3Br =

1 Mol (1.73 g) Pentamethyldiäthylentriamin (Herstellung: A. Marxer und K. Mi esc her. HeIv. Chim. Acta, 34, 1951, 924 bis 931). 2.5 Moi Octylfcromid (483 g), 250 ml n-ButanoI und 10 g Na₂CO, werden in einem 2-1-Dreihalskolben mit Rührer. Rückflußkühler und Thermometer 8 Stunden unter Rückfluß erhitzt. Dann filtriert man heiß vom anorganischen Bodenkörper ab und engt im Vakuum ein.

Man extrahiert dreimal mit Äther. wobei dne weiße :o Festsuhstanz zurückbleibt. Diese wird zur weiteren Reinigung mit wenig Alkohol unter Rückfluß erhitzt, wobei ein geringer Rückstand verbleibt. Aus dem Filtrat werden durch Fällung mit Äther weiße Kristalle vom Schmelzpunkt 195 C erhalten, deren Analyse der Dibromverbindung entspricht:

CH₃ CH₃

H₃C-N^£-(CH,),-N-(CH,),-N-CH₃

I j "j

C₈H,- CH₃ C₈H₁₇

2Br

Ausbeute: 410 g = 73% der Theorie (auf Pentamethyldiäthylentriamin bezogen).

Durch Umsetzung dieser Verbindung mit alkoholischer HBr und Einengen bzw. Zusatz von Äther wird das kristalline Tribromid der eingangs erwähnten Formel erhalten.

Herstellung von

Beispiel

CH₃ CH₃ CH₃

Ci₂H₂₅-N-CH₂-CH₂-N-CH₂-CH₂-N-CH., CH₃ C₁₂H₂₅ C₁₂H₂₅

3Br

1 Mol (173 g) Pemamethyldiäthylentriamin. 4 Mol 50 wird in absolutem Alkohol gelöst und filtriert. Aus

Laurylbromid (996 g) und 10 g NaOH werden in dem Filtrat kristallisiert beim Abkühlen und Πίη-

einem 2-1-Vierhalskolben mit Rührer. Rückflußkühler engen die Triammoniumverbindung in Form von

und Thermometer langsam unter Rückfluß erhitzt. fettigen, hygroskopischen Kristallen aus.

Man kocht weitere 12 Stunden unter Rückfluß und Ausbeute: 480 g = 52% der Theorie an Rcinpro-

kühlt dann ab. Der ausgefallene feste Rückstand wird 55 dukt.

abfillriert und mit Aihcr gewaschen. Fr enthält das Schmelzbereich: 142 bis 153 C.

rohe Reaktionsprodukt sowie NaOH und etwas Brechungsindex einer 10%igen üthanolischen Lo-

NaBr. Zur Entfernung des anorganischen Anteils sung bei 20°C = 1,3740.

Herstellung von

CH₃

B e i s η i e I

CH₃

C₁₂H₂₅-N-CH₂-CH₂-N-CH₂-CH₂-N-C₁₂H₂₅ CH₃ CH₃ CH₃

In einem 2-1-Dreihalskolben mit Rührer, Rückfluß kühler und Thermometer werden 1 Mol Pentamethyldiäthylentriamin (173 g), 2,5 Mo! Laurylchlorid (511g) und 40 g Nu₂CO₃ 12 Stunden unter Rückfluß erhitzt. Danach kühlt man ab, extrahiert mit siedendem Methanol und filtriert den anorganischen Rückstand ab. Sodann engt man weitgehend ein und versetzt mit Äther, wobei eine weiße, kristalline Masse ausfällt. Diese kann qns alkoholischer Salzsäure umkristallisiert werden.

Schmelzbereich 145 bis 156"C.

Brechungsindex einer 10%igen äthanolischen Lösung bei 20° C = 1,3836.

Beispiel 4

Herstellung von
CH,

CH,

R-N-CH₁-CH₁-N-CH₁-CH₁-N-R

CH₃

3Cl

R = Mischung von Alkylresten mit gerader Kohlenstoffzahl im Bereich von 8 bis 18.

Es wurde ein handelsübliches Alkylchlorid eingesetzt, welches folgende Kettenlängenverteilung aufwies :

C-An/ahl	0,4	Gewichtsprozent
8	ι ->
10	60,2
12	30,5	mittleres Molgewicht: 217
14	5,3
16	1,4
18

In einem 2-1-Dreihalskolben wurden 173 c {1 Moli Pentamethyldiäthylentriarnin, 868 g (4 Mol) des obigen Alkylchlorids und 50 g Na₂CO₃ untur Rückfluß

erhitzt und 12 Stunden bei dieser Temperatur gerühr: Dann wurde abgekühlt und mit heißem Methan extrahiert. Der anorganische Rückstand wurde verworfen. Der methanoTische Extrakt wurde weitgehend eingeengt und anschließend mit Äther versetzt, wobei

ίο eine hafbfeste hellfarbige hygroskopische Masse ;ui>fiel. die mit H₁O eine klare, „tark oberflächenaktiv. Lösuns ergab.

Ausbeute: 625 g == 76% der Theorie (auf IVm.' methyldiäthylentriamin bezogen).

Brechungsindex einer 10%igcn äthanohschen 1. sunji bei 20 C = 1.3902.

Die vorzügliche baktericide Wirksamkeit der Verbindungen I geht aus den nachfolgend angeführte' bakterioloeischen Tabellen hervor.

1. Bakteriologische Untersuchung der Wirksamkeit von

CH₃

CH₃ CH₃

C₁₂H₂₅-N-CH₂-CH₁-N -CH₂—CH_:—N—C_UH_;5

CH₃

C₁₁H,, CH.,

3 Br'

Es wurde eine O.l'Voige wäßrige Lösung vom pH = 7 hergestellt und diese entsprechend weiterverdünnt (Suspensionsversuch).

+ = Bakterienwachstum.

- = kein Bakterienwachstum.

Teststamm

Staphylococcus
aurcus

tration
in °o

0.1

0.05
0.01
0.005
0.001

Hinwirktingszeit in Minuten

I	-	5	-	-
I-	+	-		i ~ ι -
4-	-ι.
1-	4-	4-

Te*t<i.imtn	Konzen tration	Ui	¹	n*irk	-	;it in	Minutei	-	— ι
...	in "ο				10 :n		-
⁴S Pseudomonas	0.1	+	—			—	4-
acruginosa	0.05	+		4.	i j		—
	0.01	+	4-	+	4-	—
	0.005	+	4-	+	—	—
⁵⁰ Proteus	0.1	+	+	—	—
vulgaris	0.05	+	+	—	—
	0.01	+	+	+	4-
Escherichia	0.1		—	4-
coli	0.05	+	+
	0.01		+
	0,005	-I

2. Suspcnsioiisvcrsuch von CH₃ H CH₃

C₁₂H₂J-N-CH₂-CIV-N-CH₂-CH₂-N-C₁₂H₂₅

CH₃

CH₃ CH₃

3 tf)

■3Cl·

0.1 *'.oige wäßrige Lösung, deren pH auf 7 eingestellt wurde.

Staphylococcus	O.I	-	tration :	-	0.01	-I
aureus	0.05	—	in "ii ;	0.005
	0.01	-	0.1	0.001
	0.005	4-	0.05	0.1
	0.001	L		0.05
	0.0(K)5	+	0.01
	0.0001	-
Pscudomonas	0.1
aeruginosa	0.05
	0.01
	0.005	-
	0.001		0.005 : ^
	Konzen	0.001
Tcitstamm

Proteus
vulgaris



1-scherichia
coli

Vergleichsversuch

Als Verglcichssubstanz wurde eine Mischung aus

!■imwrkiineszeü in Minuten gleichen Gcwiclitsleilen Hexachlorophen und einem

Umsetzungsprodukt von 12MoI Äthylenoxid mit Tridecylalkohol verwendet. Die angegebenen Konzentrationen beziehen sich auf den Gehall an Hexachlorophen. Der pll-Wcrt der wäßrigen Lösung beträgt 7.7.

IO

.10

t

hiinurkuncs/ul in Minuten Tcslswmm

S. aurcus

Η. coli

P. aeruginosa

10

:o

Vl

25

C. albicans

P. cxpansum

Konzentration

in "η

0.1

j 0.05 0.01 0.005

1.0 0.5

2.0 1.0 0.5 5.0 2.5 1.0

5.0 2.5 1.0

Γinwtrkiing-;/cu in Minuten

IO i ;ii I

4-

4- I 4- I 4-

+ j -♦■ i -

4- i ■-»■

_ Die Tabelle zeigt die Überlegenheit der eriindungsgemäßen Verbindung in bezug ;iuf ihre mikrobicidc Wirksamkeit.

3. Aucenreiztest nach Draiz.e (1. H. Draize und E. A. KeI ley. Drug and Cosmetic Industry. 71 [1952]. S. 30 bis 37. 118 bis 120) mit der I%igen wäßrigen Lösung von

CH₃

CH,

C₁₂H₂₅-N-CH₂-CH₂-N-CH₂-CH₂-N-C₁₂H,,

CH₃

3Br

	1	2	Kaninchen Nr. 3	4
1-Tag A	2	2	2	2
B	1	1	1	1
C	1	1	1	1
2. Tag A	4x2 = 8 1	4x2 = 8 1	4x2 = 8 1	4x2 = 8 1
B ...	0	0	1	1
C	0	0	0	0
	1x2 = 2	1x2 = 2	2x2 = 4	2x2 = 4

4x2 =

1x2 =

Mittelwert

λ Tag Λ . B . C ..

O O

l'orlsct/ιιΐΊμ

k.iinnchiMi Ni

0 0 0

ίο

Mittelwert 0

Wie man aus der Tabelle erkennt, ist die Augenrei/" irkung der eiiinduiigsge malten Verbindung iibcrrasdiei gering.

Die übrigen unter die allgemeine Formel fallenden Verbindungen zeigen eine vergleiehbare Wirkung.

Claims

Patentansprüche:

1. Verbindung der allgemeinen Formel
CH₃ R² CH₃ ~

R^N¹CH₂-CH₂-N¹CH₂-CH₂-N-R¹

CH₃

CH,

CH₃